Билинейные характеристики компрессора

На рис. 8.19 изображена передаточная кривая компрессора, которая на сигналах высокого уровня является прямой линией с наклоном, равным 1. Когда сигнал находится в данной области динамического диапазона, характеристики прибора линейны. Это означает, что в его выходном сигнале нет никаких новых составляющих (лишних гармоник, интермодуляции и т. д.), которых не было во входном. Кроме того, при резком повышении уровня сигналов в этой области динамического диапазона компрессор с такой передаточной кривой не создает выбросов сигнала.

Как известно, одно из свойств идеальной системы шумоподавления заключается в том, что компрессор должен усиливать низкоуровневый сигнал (который почти не оказывают маскирующего действия на шум) с постоянной степенью. Задача экспандера, находящегося в тракте после компрессора, – расширить динамический диапазон записи, понизив уровень тихих сигналов (чем тише сигнал, тем сильнее ослабление). Последовательное проведение операций компрессии и экспандирования обеспечит подавление шума. Передаточная кривая компрессора, повышающего уровень тихих сигналов, показана на рис. 8.20. На низкоуровневых сигналах она имеет наклон, равный 1 (усиление с фиксированным коэффициентом), но при переходе определенного порогового уровня (к примеру –40 дБ) она превращается в передаточную кривую, соответствующую работе обычного компрессора. Прибор, имеющий такую передаточную кривую, ниже порогового уровня также является линейным.

На рис. 8.19 и 8.20 показана идеальная обработка сигналов соответственно высокого и низкого уровней. Результат объединения этих алгоритмов изображен на рис. 8.21. Прибор с такой передаточной кривой имеет так называемые билинейные характеристики, т. е. в динамическом диапазоне есть две области, в которых он линеен. Он реально компрессирует сигнал (т. е. изменяет его усиление) только в среднем участке динамического диапазона. В результате, этот аппарат производит необходимую компрессию сигнала, но при этом не вызывает выбросов.

Рис. 8.20. Выбросы происходят только для сигналов с уровнем больше –40 дБ, но меньше –20 дБ. При уровне входного сигнала меньше –40 дБ выбросов не будет

Рис. 8.21. Передаточная кривая компрессора с билинейными характеристиками

На использовании приборов динамической обработки, которые имеют билинейные характеристики, основаны все системы шумоподавления Dolby. При проведении шумоподавления с использованием аппаратов, работающих по другому принципу, неизбежно появится слышимая модуляция шума или выбросы сигналов.

Итак, стремление минимизировать выбросы сигнала, возникающие при работе компрессора, приводит к необходимости вообще предотвратить их появление. Для этого нужно, чтобы компрессор не усиливал и не ослаблял высокоуровневые сигналы, а в нижней части динамического диапазона осуществлял фиксированное усиление. Это позволит предотвратить выбросы на громких сигналах и при этом повысит уровень звука при воспроизведении тихих фрагментов записи.

Выше говорилось о том, что идеальная система шумоподавления должна быть частотно зависимой, т. е. должна работать только в тех областях частотного диапазона, где не происходит маскирования. Отсюда компрессоры с характеристиками, описанными выше, также будут частотно зависимыми. Например, в системах шумоподавления Dolby типа B компрессия с билинейными характеристиками применяется в полной мере в высокочастотной области диапазона, до некоторой степени на средних частотах и не используется вовсе в нижней части спектра.